JP2001047105A

JP2001047105A - 指紋が目立ちにくい金属板

Info

Publication number: JP2001047105A
Application number: JP22877599A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kihira; 寛紀平; Masao Kikuchi; 正夫菊池
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】指紋がついても目立ちにくい金属板を提供す
る。【解決手段】中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以
上で、かつ、表面を１μｍピッチの微小平面に置き換え
る３次元表面解析において、その法線がマクロな平均表
面の法線に対して５度未満の角度をなす微小平面の割合
が、全微小平面の８５％以下である素材表面を有し、さ
らに、その上に、平均膜厚が０．２μｍ以上の透明なコ
ーティング層を有することを特徴とする指紋が目立ちに
くい金属板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道、自動車、船
舶、飛行機、建築内外装材、厨房部材、食器、工具、家
具、器物、装身具、装飾品などに使用する指紋がついて
も目立ちにくい金属板に関する。

【０００２】

【従来の技術】人の手が接触する可能性の高い部位に使
用される金属表面に、使用中に指紋が付着すると、見る
角度により、指紋付着部が、その周囲に対し青白く見え
たり、赤褐色を帯びた色に見えたり、場合によっては黒
みがかった色に見えたりして汚く、金属板の使用目的に
よっては、それが大きな問題となる。

【０００３】なぜこのように見えるかについては、特開
平８−２７５４４号公報にも記載されているとおり、こ
れまで、そのメカニズムに立ち入っての研究は、十分に
はなされていなかった。経験的には、金属表面に有機ま
たは無機クリアー塗装を施すと指紋が目立ちにくくなる
ことが知られており、業務用冷蔵庫向けステンレス鋼板
表面などに、この技術が広く適用されている。

【０００４】しかしながら、この技術を適用しても、表
面をよく見ると、容易に指紋の付着を確認できるので、
近年、より完全性の高い表面の設計が求められている。
このような状況の中、金属表面に微細な凹凸を付与した
場合、人の手が軽く接触しても、指紋の脂が凸部にのみ
しか付着しないことに着眼して、金属表面における凸部
面積率を３０％以下とする技術が、特開平６−３３５７
０５号公報に開示されている。しかし、この技術の場
合、強く手や指を押しつけて凹部にも指紋を付けると、
やはり、この付着した指紋による汚れが目立つことにな
るため、その適用範囲は限定される。

【０００５】また、予め指紋に似た形状の凹凸模様を金
属表面に付与しておくと、指紋が目立ちにくくなるとい
う発見に基づき、幅１００μｍ以上２ｍｍ以下、深さ５
μｍ以上の均等幅の溝を、隣接する溝同士の中心間距離
を溝幅以上として多数併設した指紋が目立たないダル仕
上げ金属板が、特開平７−９００７号公報に開示されて
いる。しかし、この金属板の場合、溝状の凹凸を金属板
に付与することが前提となるため、意匠性において、そ
の適用範囲が限定され、より多くの市場ニーズに対し十
分に応えきれないでいる。また、この金属板において
は、強く指を押し付けると、前記技術と同様に、溝内部
にも指紋が付着し、汚れが目立つようになる。

【０００６】また、フロッピーディスクシャッター用の
耐指紋性に優れた薄鋼板に関する技術が、特開平８−２
７５４４号公報に開示されている。この技術では、その
薄鋼板が、「好ましくはマルテンサイト量が１０ｖｏｌ
％以下で残部オーステナイト相となる金属板表面に、中
心線平均粗さ（Ｒａ）：０．２〜２．０μｍ、粗さ曲線
の中心線に対する片寄り指数であるスキューネス（Ｒｓ
ｋ）：−０．８〜＋１．５、粗さ曲線の平均山間隔：５
０〜３００μｍであり、入射角および受光角２０°の時
の鏡面光沢度が３０〜２００％、白色度が２５〜５０％
である表面」、を有することを特徴としている。

【０００７】しかし、この技術は、フロッピーディスク
シャッター用薄鋼板に限定されていると同時に、上記公
報にも記載されているとおり、原理について未解明のま
ま経験的に見い出されたものであるため、その他の分野
への適用が容易とは言えず、多くの市場ニーズに対し十
分に応えきれないものである。このような状況の中、本
発明者らは、特願平１０−２９７１６号出願において、
指紋が見えるメカニズムを光学的な考察により初めて解
明するとともに、金属表面において、ごく微細な凹凸を
無くし、より多くの方向に強い乱反射を起させることで
上記課題の解決が可能であるとの指針の下で、「中心線
平均粗さ（Ｒａ）が０．１μm 以上で、かつ、表面粗さ
のパワースペクトル解析で１０μm 以下の波長領域の凹
凸が検出されないこと、および／または、表面を１μｍ
ピッチの微小平面に置き換える３次元表面解析におい
て、その法線がマクロな平均表面の法線に対して５度未
満の角度をなす微小平面の割合が、全微小平面の５０％
以下であることを特徴とする指紋の目立ちにくい金属表
面」、を開示した。

【０００８】この金属表面では、指紋付着前後で、金属
表面の微小な凹凸に起因して光散乱条件が変化するのを
抑えるため、表面粗さのパワースペクトル解析で１０μ
m 以下の波長領域の凹凸が殆ど検出されないという条件
を設定しているが、工業的にそのような金属表面を量産
するには、最終工程にてバフ研摩や電解研摩処理などを
行う必要があると考えられ、従って、上記条件を満たす
金属表面は、生産性においてややコスト高になるという
問題を抱えている。

【０００９】また、上記条件を満たす金属表面は、やや
ギラついたものとなるために、人間の感性に鑑みると、
直射日光下や光が長時間目に入るような用途には使用し
にくいという難点もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点を解決し、より高い生産性で、かつ、人間感性からよ
り広い用途で受け入れられやすい、指紋が目立ちにくい
金属板を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、まず、金属表面で起こる光学的現象の本質について
理論的に考察する。金属表面に光が入射すると、そこで
は、反射、乱反射、透過、吸収、弾性散乱、非弾性散
乱、皮膜による干渉などの複雑な光学的現象がおこる。
そのなかで、１００オングストローム以下の皮膜厚が典
型的な一般の金属表面において、人間の目で感知しうる
支配的現象は、反射、乱反射、吸収、弾性散乱であり、
金や銅が呈するような黄色を呈しない金属であれば、吸
収の効果も小さい。

【００１２】そして、これらの支配的現象が、光の入射
角に対し角度依存性を有することは、よく知られている
ことである。つまり、視点の置く位置により反射光、乱
反射光、弾性散乱光の相対的強度が異なり、金属表面の
見え方は変幻することとなる。ここで、指紋が付着した
金属表面で起こる光散乱現象について説明する。

【００１３】光散乱現象とは、物体内の光学的ゆらぎに
起因する光の再放射過程と定義され、古くは、Ｒａｙｌ
ｅｉｇｈによりその現象が解明されている。Ｒａｙｌｅ
ｉｇｈ理論によると、散乱光強度は入射した光の波長の
４乗に逆比例するから、白色光が入射された場合、波長
の短い青っぽい光が全方位に散乱し、その結果、透過光
は減光され、長波長成分の相対強度が高まり赤っぽくな
る。

【００１４】このことは、平滑な金属表面に指紋が付着
した場合、指紋内部の水と脂のコロイド状微細構造によ
り光学的ゆらぎが形成され、光が入射すると、指紋部分
で全方位に青っぽい光が散乱されると同時に、指紋を透
過した金属表面からの反射光が赤っぽく着色されること
を意味している。また、指紋が付着していない周辺部分
から反射されてくる光に比べ、指紋付着部では減光され
るため相対的に暗く見えることになり、反射光側で金属
表面をみると、茶色っぽく汚れてみえることになる。

【００１５】一方、反射光と大きな角度をなす視点から
金属表面をみると、清浄な金属表面から出射される光は
極めて弱く、その反面、指紋からの散乱光が青白く目立
つことになる。金属表面に、可視光の波長と同程度の波
長の凹凸が存在すると、これも金属と媒体（空気、水、
脂など）により形成される光学的ゆらぎの原因となり、
光散乱の原因となる。金属表面をダル仕上げすると、条
件により、白色度の高い表面ができることもあるが、こ
れは、金属表面の微細凹凸に起因した白色光の散乱現象
に基づいている。この場合、光散乱理論によると、微細
凹凸をなす金属とその周囲の媒体の屈折率比が、散乱光
強度に大きな影響を与えるため、金属表面に接する媒体
の種類により、白色度に差異が生ずることとなる。

【００１６】つまり、微細凹凸を有する金属表面に指紋
を付着させた場合、清浄部に比べ、指紋付着部にて金属
表面から起こる白っぽい散乱光の強度が低下するため、
結果として、黒っぽく汚れて見えることになる。したが
って、これらの原理を熟考し、指紋が付着しても目立ち
にくい表面を光学的に設計しようとする場合には、ま
ず、金属表面からの光散乱が、指紋付着前後で変化しな
いようにすることが重要な要件として導出される。

【００１７】つまり、指紋が付着する前後において、金
属表面のごく微細な凹凸に起因する光散乱の条件が変化
しないように、あらかじめ、金属表面の全面に、透明度
のある有機、無機、もしくは有機・無機ハイブリッド素
材からなる透明なコーティング層を施しておけば、指紋
が付いても目立ちにくい金属表面が製造可能であるとい
う結論が得られる。この場合、コーティング層のコーテ
ィングは、既存の塗装ラインを活用して行うことができ
るから、本発明では、電解研磨やバフ研磨に比べ、遥か
に高い生産性を確保できることは言うまでもない。

【００１８】また、さらに指紋を目立ちにくくするた
め、ある方向から光が入射してくる場合でも、付着して
いる指紋に対しては、より多方向から光を入射させ、マ
クロな反射光方向へも指紋からの散乱光を重畳させ、こ
のことによって、その指紋部透過光の赤色化を防止する
と同時に、強い乱反射光により全方位への微弱な散乱光
を隠蔽することによって、清浄表面および指紋付着部の
色調の差異を最小化するという指針も得られる。

【００１９】すなわち、金属表面の極微細凹凸における
光散乱条件を、透明度のあるコーティング層により、指
紋付着前後で変化しないようにし、さらには、より多く
の方向へ強い乱反射光が出射するような表面条件を整え
ることで、指紋が付着しても目立ちにくい、例えば、ス
テンレス鋼板やチタン板をはじめとする金属板を提供で
きることが見い出され、本発明を完成させたのである。
そして、その要旨とするところは、「中心線平均粗さ
（Ｒａ）が０．５μｍ以上で、かつ、表面を１μｍピッ
チの微小平面に置き換える３次元表面解析において、そ
の法線がマクロな平均表面の法線に対して５度未満の角
度をなす微小平面の割合が、全微小平面の８５％以下で
ある素材表面を有し、さらに、その上に、平均膜厚が
０．２μｍ以上の透明なコーティング層を有することを
特徴とする指紋が目立ちにくい金属板。」である。

【００２０】

【発明の実施の形態】中心線平均粗さ（Ｒａ）の測定、
および、表面を１μｍピッチの微小平面に置き換える３
次元表面解析のデータ収集には、それぞれ、市販の触針
式２次元表面粗さ測定機および同３次元表面粗さ測定機
（例えば、東京精密製サーフコム１４００Ａ−３Ｄ）を
用いればよい。

【００２１】中心線平均粗さ（Ｒａ）は、測定機に付与
されたソフトウェアにより行い、Ｒａが０．５μｍ以上
であることを確認する。３次元表面解析は、２００×２
００μｍの領域において、縦横とも１μｍ間隔で高さを
測定し、金属表面上の隣り合う３測定点よりなる３角形
を一つの微小平面としてその法線ベクトルを計算し、マ
クロな平均表面の法線ベクトルとの角度を算出する。

【００２２】マクロな平均表面とは、前記２００×２０
０μｍの領域の凹凸をならして形成される平面であり、
その中に含まれる微小表面の個数は８００００個程度と
なる。そして、これら微小表面のうち、その法線が、マ
クロな平均表面の法線に対して５度未満の角度をなす割
合が、全微小表面の８５％以下であることを確認する。

【００２３】これらは、前述のとおり、金属表面からの
乱反射光を確保するために最低限必要と考えられる金属
表面の表面形態を規定するものである。このような金属
表面の表面形態を得る方法として、最も代表的なもの
は、冷間圧延後の焼鈍酸洗処理、光輝焼鈍後のダルロー
ルによる調質圧延等であるが、エンボス圧延、各種ブラ
スト処理、直接機械加工、所定の凹凸を持った金型の押
し付け、レーザー加工、放電加工、あるいは、それらの
組み合せなどによっても得ることが可能である。

【００２４】メッキ被覆する場合は、下地材に予め本発
明の表面形態を付与してから、電解、溶融、無電解メッ
キ等を施すなどの方法、あるいは、メッキ後に、その表
面を本発明の表面形態に加工する方法等を用いることが
できる。上記のような条件を満たす金属表面の上に、さ
らに、平均膜厚０．２μm 以上の透明なコーティング層
を施すことにより、金属表面にある極微細な凹凸からの
光散乱条件が、指紋の付着前後で変化しないようにする
のが本発明の特徴である。膜厚測定方法は、特に特定さ
れるものではないが、電磁膜厚計によれば比較的簡便に
表面の平均的な膜厚を精度よく測定できる。コーティン
グ層の膜厚の上限は特に規定しないが、３００μｍを超
えて付着した場合、素材表面の性状限定による効果が十
分に発揮されにくくなるので、３００μｍ以下とするの
がよく、さらには、２００μｍ以下とするのがより好ま
しい。

【００２５】指紋付着面と清浄面との光散乱や反射挙動
の差異を最小化するためのコーティング層の材質は、シ
リカなどの無機物質、シリコーン系樹脂、アクリル系樹
脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコンポ
リエステル系樹脂などの有機樹脂、シリカとフッ素系樹
脂のハイブリッド物質など、透明度があり金属表面へコ
ーティングが可能なものであれば特に限定されるもので
はない。ただ、指紋とコーティング層との界面での新た
な光散乱現象などを抑制するためには、指紋を構成する
水や油脂と類似の屈折率（１．３〜１．６）を有する物
質が好ましい。

【００２６】なお、コーティング層の塗布は、ロールコ
ーター、カーテンフローコーター、スプレイコーター、
ドライプロセスなどの従来方法やそれらの組み合わせに
よればよく、特に限定されるものではない。

【００２７】

【実施例】（実施例）金属板として、ステンレス鋼の代
表的鋼種、ＳＵＳ４３０とＳＵＳ３０４、および、その
他に、工業用純チタン第１種を用い、本発明の金属表
面、および、それと比較する金属表面を試作した。試作
に係る素材条件は、表１に示すとおりである。なお、表
１中備考欄で※印を付したものは、本発明の素材表面に
係る条件を満たすものである。

【００２８】また、本発明の金属表面の試作に用いたコ
ーティング剤およびコーティング方法は、表２に示すと
おりである。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１に示す素材条件と表２に示すコーティ
ング条件を組み合わせて、本発明が意図する効果が意図
どおりに発揮されるか否かを、試作したステンレス鋼板
およびチタン表面に指を押し付け、指紋の目立ち方を目
視して評価した。その結果を表３および表４に示す。な
お、具体的な評価は、任意に選んだ１０人の評価者のう
ち、何人が指紋が目立つと判断するかによって行なっ
た。評価記号の意味を表５に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】この表３および表４より、本発明によれ
ば、金属板の表面に指紋がついても目立ちにくくなるこ
とが理解できる。なお、この表１および表２に、それぞ
れ示した素材条件およびコーティング条件は、性能を確
認するための一例であり、全てのステンレス鋼、チタン
およびチタン合金はもちろん、鉄、アルミ、クロム、ニ
ッケル、金、白金やそれらの合金など、金属光沢を有す
る金属の全てに、本発明の適用は可能である。また、コ
ーティング剤も、透明であればいかなるものも使用が可
能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、鉄道、自動車、船舶、飛行
機、建築内外装材、厨房部材、食器、工具、家具、器
物、装身具、装飾品などに使用する、指紋がついても目
立ちにくい金属板を提供する。そして、本発明の金属板
は、指紋がついても目立ちにくいだけでなく、その表面
仕様は、幅広い感性的ニーズに応えられるものである。
したがって、本発明は、産業上の価値が極めて高いもの
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以
上で、かつ、表面を１μｍピッチの微小平面に置き換え
る３次元表面解析において、その法線がマクロな平均表
面の法線に対して５度未満の角度をなす微小平面の割合
が、全微小平面の８５％以下である素材表面を有し、さ
らに、その上に、平均膜厚が０．２μｍ以上の透明なコ
ーティング層を有することを特徴とする指紋が目立ちに
くい金属板。